实验七伽利略理想模型
实验七：惯性定律
1．（1）理想实验是物理发展过程中的一种重要的研究方法，伽利略曾设想了一个理想实验，如图所示（图中两个斜面底部均用一小段光滑圆弧连接），下列是该实验中的一些事实和推论
A、如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度
B、减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然能达到原来的高度
C、继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动
D、两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面
①在上诉A、B、C、D四个步骤中，属于可靠性事实的有_________，属于理想化推论的有_______________；
②、上述理想实验的步骤按照正确的顺序排列是___________________；
③、该理想实验__________（填“是”或“否”）直接证明了牛顿第一定律。
2．如图，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，让小车以相同速度分别滑上三种“路面”，记下小车停下的位置，测出小车在水平“路面”上运动的路程，并记入下表．
⑴要想让小车以相同速度滑上“路面”，需控制小车从斜面上___________由静止滑下；
⑵通过比较_____________，可以判断出小车在木板上受到的阻力___________（选填“大于”“小于”或“等于”）在棉布上受到的阻力；
⑶如果有一种“路面”材料比玻璃更光滑，则小车运动的路程将___________（选填“大于”“小于”或“等于”）在玻璃“路面”上运动的路程；
⑷设想小车在绝对光滑的水平“路面”上运动，即不受阻力作用，小车将___________．
(完整)高中物理力学模型及分析
╰ α 高中物理力学模型及分析 1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。 解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) 3．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg( g a)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力? 若小球带电呢？ E m L · m2 m1 F B A F1 F2 B A F
假设单B下摆,最低点的速度V B=R 2g ?mgR=2 2 1 B mv 整体下摆2mgR=mg 2 R +'2 B '2 A mv 2 1 mv 2 1 + ' A ' B V 2 V=?' A V=gR 5 3 ；' A ' B V 2 V==gR 2 5 6 > V B=R 2g 所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功 若V0 认知模式的语言学视角(1) 作者：李慧来源：发布时间：01-06-26 浏览： 1 次 摘要：认知模式是一个出现在各领域的高频率的术语。从语言学的角度探讨和认识认知模式，以期对其在这 一领域有较全面的认识。 关键词：认知模式；命题形式；隐喻和转喻；心理空间理论；概念整合理论 认知模式这一概念频繁出现在各领域中，如哲学、医学、经济学、法律学、认知科学、认知心理学、认知语言学。因此，对其定义也不一，但总的来说认知模式是一种涉及心理的信息加工模式或处理模式。本文从语言学视角探讨认知模式的定义、本质和组成， 希望能科学地认识认知模式。 一认知模式的语言学定义及组成 1 定义 Lakoff（1987：126）指出认知模式是对世界的一种总的表征，它提供一种规约化的、过于简单的方式理解经验，这些经验可以是真实的也可以是虚拟的。Lakoff认为,人的认知模型是以命题和各种意象的方式贮存在大脑中,认知模型在人与世界的交往中起着重要的作用,它不仅贮存信息,而且还对输入的信息进行重组。理想化认知模型的价值在于它对我们生活的经历和行为方式高度概括,为我们认知世界提供了一个简约的、理想化的认知框架。也就是说,它能为我们的言语活动和行为提供一个参照,告诉我们世界是什么样,我们要怎样行事。交际双方只有拥有相同或相似的ICM,交际才能顺利进行。 2 组成 认知模式的观点主要来源于一下四个方面： 框架语义学(Fillmore ), 认知语法（Langacker’s cognitive grammar ），隐喻和转喻理论(Lakoff and Johnson ), 心理空间理论 (Fauconnier )。 （1）命题形式（Fillmore’s fr ame semantics ） 它表明概念与概念之间关系的知识结构属于命题模式，如一个描述关于“火”的知识的命题模式包括“火是危险的”这一命题。这些知识包括特定对象的成分、属性及其之间关系的认知，数个认知域中的知识形成知识网络。人类一部分知识是以命题形式存在的，这 也是以前的语言学研究最多的。（赵艳芳，2001） （2）意象图式模式（Langacker’s cognitive grammar） 浅谈“伽利略理想斜面实验” 刘德江 （四川省巴中市巴州区第六中学，巴中 636001） 摘要：运用斜面实验和动能定理的分析，在斜面倾角大于900的情况下，小球只能到达右 斜面h2 = h1 - ，如果小球要到达与左斜面等高的高度，小球必须从h3 = h1 + 处滑下。 关紧词：斜面实验；倾角大于900度；不等高 人教版高一物理教材第四章第一节（教科版高一物理教材第三章第一节），在讲述牛顿第一定律时，为了说明运动和力的关系，引入了“著名”的伽利略理想斜面实验，如图1所示。 在伽利略理想斜面实验中说到，在没有摩擦力的情况下，小球从左斜面A点沿斜面向下运动，向下的速度会越来越快；随后小球沿右斜面CD向上运动，速度会越来越慢，但小球会到达与左斜面的A点等高的高度。减小右斜面的倾角θ，例如变成斜面CE，虽然小球在CE上运动的长度变长了，但小球仍能够到达与左斜面A点等高的高度。如果右斜面变成水平面CF，由于小球不能到达与左斜面的A点等高的高度，小球将永远运动下去。 图1 伽利略理想斜面实验 在伽利略理想斜面实验中，只要右斜面不是水平的，在高度上，小球都能到达与原来等高的高度。但是，如果右斜面变成CM的形状，它的有一部分出现了与右水平面的夹角θ>900，如图2所示，小球上升到的最高点G与A点将不再等高。 图2 小球上升到的最高点G与A点不等高。 出现这种情况的原因是，如果右斜面CM的一部分存在着与右水平面的夹角θ>900，小球在靠近最高点时的运动轨迹近视为一个半径为R的圆弧，小球在最 高点时的速度v不可能为零，那么小球在它的最高点处存在一个动能。由机械能守恒定律有，小球在左斜面A点的重力势能mgh1等于小球在右斜面最高点的 重力势能mgh2和动能之和，因为小球在右斜面的最高点处存在着一个动能，所以小球在左斜面的重力势能大于小球在右斜面的重力势能，所以小球不能到达与左斜面等高的A点。 由机械能守恒定律有mgh1 = mgh2 +。 得h2 = h1 - （1 ） 如果把小球在最高点的运动看成是一个半径为R的圆周运动，此时重力提供小球做圆周运动的向心力， 有mg = m， 得= ，（2 ） 把（2）代入（1）得 h2 = h1 - 所以，小球只能到达h2 = h1 - 处。 如果小球想要到达与A点等高的高度处，小球在最高点附近做圆周运动的轨道 半径为，小球应从多高的h3处开始运动呢？如图3所示。 图3 小球从更高的高度处下滑才能到达与A点等高的高度。 由机械能守恒定律有mgh3 = mgh1 +。 得h3 = h1 + （3 ） 把小球在最高点的运动看成是一个半径为的圆周运动，此时重力提供小球做圆周运动的向心力， 概念的组织方式：意象图式、框架、认知域或 理想化认知模式 谢 巧 （西南大学，重庆 ４００７１５） ［摘 要］随着认知科学与语言学的结合，概念的组织方式成为研究的对象：概念不是简单、散 乱的分散在我们的人脑里，而是根据人们的经验有规则地结合在一起的。Ｌａｋｏｆｆ的图式（Ｓｃｈｅｍａ）又称为意象图式（ＩｍａｇｅＳｃｈｅｍａ）、Ｆｉｌｌｍｏｒｅ的框架（Ｆｒａｍｅ）、Ｌａｎｇａｃｋｅｒ的认知域（ＣｏｇｎｉｔｉｖｅＤｏｍａｉｎ）和Ｌａｋｏｆｆ的理想化认知模式 （ＩｄｅａｌｉｚｅｄＣｏｇｎｉｔｉｖｅＭｏｄａｌ）都是概念的组织方式的重要术语。这些术语被认为有极大的相似性，甚至被认为是等同的概念。因此，有必要在理解这些重要术语的基础上比较他们的相似性和不同点，以强化我们对认知语言学中的重要概念的理解与正确运用。 ［关键词］意象图式；框架；认知域；理想化认知模式 ［中图分类号］Ｉ０３［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７２－６００２ （２００８）０５－００８７－０３词汇表示概念，是概念的象征。传统的语义学用结构语义学 （ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｅｍａｎｔｉｃｓ）、语义特征（ｓｅｍａｎｔｉｃｆｅａｔｕｒｅｓ）和真知条件 （ｔｒｕｔｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）对词汇的意义进行分析。随着认知科学与语言学的结合，概念的组织方式成为研究的对象：概念不是简单、散乱地分散在我们的人脑里，而是根据人们的经验有规则地结合在一起的。许多认知语言学家对这样的概念的组织方式进行了研究并有他们的一些术语：Ｌａｋｏｆｆ的图式（Ｓｃｈｅｍａ）又称为意象图式（ＩｍａｇｅＳｃｈｅｍａ）、Ｆｉｌｌｍｏｒｅ的框架（Ｆｒａｍｅ）、Ｌａｎｇａｃｋｅｒ的认知域 （ＣｏｇｎｉｔｉｖｅＤｏ－ｍａｉｎ）和Ｌａｋｏｆｆ的理想化认知模式（ＩｄｅａｌｉｚｅｄＣｏｇｎｉ－ｔｉｖｅＭｏｄａｌ）。这些术语被认为有极大的相似性，甚至被认为是等同的概念。而笔者则在理解这些重要术语的基础上比较了他们的相似性和不同点，以便加强我们对认知语言学中的重要概念的理解与正确运用。一、意象图式（ＩｍａｇｅＳｃｈｅｍａ）在认知语言学中，图式（Ｓｃｈｅｍａ）又称为意象图式（ＩｍａｇｅＳｃｈｅｍａ），是Ｌａｋｏｆｆ在１９８７年提出的一个概念，他还一度称之为“动觉意象图式（ｋｉｎｅｓｔｈｅｔｉｃｉｍａｇｅｓｃｈｅｍａ）” 。意象图式是在对事物之间基本关系的认知基础上所构成的认知结构，是人类经验和理解中一种联系抽象关系和具体意象的组织结构，是反复出现的对知识的组织形式，是理解和认知更复杂概念的基本结构，人的经验和知识是建立在这些基本结构和关系之上的（赵艳芳，２００１：６８）。我们在我们的生理和物质的基础上形成了我们的意象图式，比如我们吃、喝，行和坐，其实就是把我们的身体看成是个容器，从而形成容器图式（ＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｃｈｅｍａ）或里外图式（Ｉｎ－ｏｕｔＳｃｈｅｍａ）。我们的日常语言中都可以找到受 到这种图式影响的认知痕迹。下面一段话就是Ｊｏｈｎｓｏｎ在第二章中对人起床后的描述：Ｙｏｕｗａｋｅｏｕｔｏｆａｄｅｅｐｓｌｅｅｐａｎｄｐｅｅｒｏｕｔｆｒｏｍｂｅ－ｎｅａｔｈｔｈｅｃｏｖｅｒｓｉｎｔｏｏｕｒｒｏｏｍ．Ｙｏｕｇｒａｄｕａｌｌｙｅｍｅｒｇｅｏｕｔｙｏｕｒｓｔｕｐｏｒ，ｐｕｌｌｙｏｕｒｓｅｌｆｏｕｔｆｒｏｍｕｎｄｅｒｌｉｍｂｓ，ａｎｄｗａｌｋｉｎａｄａｚｅｏｕｔｏｆｙｏｕｒｂｅｄｒｏｏｍａｎｄｉｎｔｏｔｈｅｂａｔｈｒｏｏｍ．Ｙｏｕｌｏｏｋｉｎｔｈｅｍｉｒｒｏｒａｎｄｓｅｅｙｏｕｒｆａｃｅｓｔａｒｉｎｇｏｕｔａｔｙｏｕ．这里面的ｉｎ、ｏｕｔ都来自同一种关系和结构，即我们上面提到的一种意象图式：容器图式。在我们的日常用语中ｉｎ、ｏｕｔ这样的词汇不仅仅用在表达物理概 念上还时常用来表达一些抽象的概念。 这说明人们从空间结构获得了这种图式，又将它用于对世界其他经验的建构，即将其他的非容器的事物、状态等也看作是容器，并根据它来进行认知和描述。而且基本上所 有的图式都可以在语言上体现具体的和抽象的行为。以原型理论来解释，我们可以将图式理解为原型结构，因为它概括地说明了同一原型的所有各例。人的经验中具有多种意象图式，Ｌａｋｏｆｆ（１９８７）总 结了多种意象图式：部分———整体图式（ＴｈｅＰａｒｔ－ｗｈｏｌｅＳｃｈｅｍａ）、连接图式（ＴｈｅＬｉｎｋＳｃｈｅｍａ）、中心－边缘图式（ＴｈｅＣｅｎｔｅｒ－ｐｅｒｉｐｈｅｒｙＳｃｈｅｍａ）、起点———路径———目标图式（ＴｈｅＳｏｕｒｃｅ－ｐａｔｈ－ｇｏａｌＳｃｈｅｍａ）、上———下图式（ＴｈｅＵｐ－ｄｏｗｎＳｃｈｅｍａ）、前－后图式（Ｆｒｏｎｔ－ＢａｃｋＳｃｈｅｍａ）、线形图式（ＴｈｅＬｉｎｅｒｏｒｄｅｒＳｃｈｅｍａ）、力图式（ＦｏｒｃｅＳｃｈｅｍａ）等等。二、框架（Ｆｒａｍｅ）上个世纪７０年代Ｆｉｌｌｍｏｒｅ提出框架（Ｆｒａｍｅ）这 ［收稿日期］２００８－０２－０４ ［作者简介］谢巧 （１９８０－），女，四川自贡人，西南大学外国语学院２００６级硕士研究生。辽宁教育行政学院学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＥｄｕｃａｔｉｏｎａｌＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ 第２５卷第５期２００８年５月Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．５Ｍａｙ２００８ ８７?? 高中物理力学模型及分 析范文 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】 ╰α 高中物理力学模型及分析1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系 在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) 3．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg( g a)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低 点时的速度，杆的拉力 若小球带电呢 假设单B下摆,最低点的速度V B =R 2g ?mgR=2 2 1 B mv 整体下摆2mgR=mg 2 R +'2 B '2 A mv 2 1 mv 2 1 + ' A ' B V 2 V=?' A V=gR 5 3 ；' A ' B V 2 V==gR 2 5 6 > V B =R 2g 所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功 若 V 一理想化的定义 理想化方法是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法，它根据所研究问题（一般都是十分复杂，涉及诸多因素）的需要和具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。 二理想化模型的优点 建立这种理想模型的目的是为了暂时忽略与当前考察不相关的因素，以及某些影响很小的次要因素，突出主要因素，借以化繁为简，以利于问题的分析、讨论，从而较方便地找出当前所研究的最基本的规律，这是一种重要的科学方法，也是物理学中常用和科学分析方法。 三理想化模型的分类 理想化方法包括理想实验方法和理想模型方法。 （1）理想实验方法 理想实验又叫假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理想实验，是逻辑推理的一种特殊形式，在实际中并不能进行。伽利略用著名的理想斜面实验发现了力与运动的关系，指出运动不需要力来维持；研究电场强度时，设想在电场中放置不会引起电场改变的电荷，考查场中各点F/q的值，引入电场强度的概念。显然上述实验是人们在思维中进行的理想过程，与实际实验相比，理想实验能更大程度地突出实验中的主要因素，得出更本质的结论。理想实验是在大量实验与观察基础上的理想归纳，是建立在以事实为根据上的科学抽象。 （2）理想模型 理想模型可分为对象模型、条件模型和过程模型。 （1）对象模型： 用来代替研究对象实体的理想化模型，如质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想变压器、点光源、光线、薄透镜以及关于原子结构的卢瑟福模型、玻尔模型等都属于对象模型。是对实物的一种理想简化。 （2）条件模型： 把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型叫做条件模型。如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质、匀强电场和匀强磁场都属于条件模型。是对相关环境的一种理想简化。 （3）过程模型： 实际的物理过程都是诸多因素作用的结果，忽略次要因素的作用，只考虑主要因素引起的变化过程叫做过程模型。是对干扰因素的一种简化。 例如：在空气中自由下落的物体，在高度不大时，空气的作用忽略不计时，可抽象为自由落体运动；另外匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动、简谐振动、弹性碰撞、等温过程、绝热过程、稳恒电流都属于过程模型。 经历伽利略的理想实验探究过程，理解牛顿第一定律 一、填空题 10.用头项出去的足球仍能继续运动，是由于足球具有惯性；足球最终落回到地面，说明力可以改变物体的运动状态；在足球下落过程中，足球的重力势能减小，动能增加。 16. 2015年4月乌鲁木齐通往哈密的动车正式开通。 （1）动车途径达坂城时，林立的风力发电机映人眼帘。风力发电机利用的风能属于次能源。乘客看到窗外风力发电机向后移动，他是以为参照物。动车进站前停止供电，由于动车具有，会继续向前行驶，最终停靠在站台。 （2）候车乘客必须站在站台安全线以外，否则，当动车驶过站台，气体在流速大的地方压强较（选填“大”或“小”），乘客会被身后大气“压”向动车，造成危险。 （3）乘务员手中的无线对讲机是通过传递信息。 （4）水平地面上，乘客以100N的水平推力推着重为300N的行李箱沿水平方向前进5m，推力做功为J，行李箱的重力做功为J。 16．（1）一；车厢；惯性（2）小；（3）电磁波；（4）500 ；0 3．一颗正在竖直向上飞行的子弹，如果它受到的一切外力同时消失，那么它将（B）A．先减速上升，后加速下降B．沿竖直方向做匀速运动 C．立刻停在空中D．立刻向下加速运动 【答案】B 【命题立意】本题旨在考查力和运动的知识，考查学生对牛顿第一定律的理解。难度：较易【解析】子弹在竖直向上飞行，若它受到的一切外力同时消失，将沿竖直方向做匀速运动， B 正确，ACD 错误。 故选B。 【方法技巧】（1）物体在不受力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，即原来运动的物体在不受力时，总保持匀速直线运动状态；原来静止的物体不受力时，总保持静止状态。 （2）物体在平衡力作用下总保持匀速直线运动状态或静止状态，力不是维持物体运动的原因。 （3）物体如果受到力的作用，且受到的力不平衡，物体的运动状态就会发生改变。 （4）如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，那么，它可能不受外力作用，也可能受 1 6．图甲是商场里常用的垂直电梯和自动扶梯，图乙记录了小强乘坐电梯的s--t图象。 则他搭乘垂直电梯受到的支持力______搭乘自动扶梯受到的支持力（选填“大于”、“等于”或“小于”）；当随自动扶梯到达扶梯口时，若不小心，则会由于______向前倾倒。 二、选择题 9．（2分）（2015?河南）图为小强打篮球时的情景，下列说法中正确的是（） 高中物理理想化模型 邓嘉豪 质点匀速直线运动平抛运动匀速圆周运动弹性碰撞轻绳轻杆轻弹簧理想气体理想变压器 1.质点 质点不一定是很小的物体﹐只要物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关因素或次要因素﹐即物体的形状和大小在所研究的问题中影响很小时﹐物体就能被看作质点。它注重的是在研究运动和受力时物体对系统的影响，忽略一些复杂但无关的因素。 2.匀速直线运动 ⑴一个物体在受到两个或两个以上力的作用时，如果能保持静止或匀速直线运动，我们就说物体处于平衡状态。 ⑵不能从数学角度把公式s=vt理解成物体运动的速度与路程成正比，与时间成反比。匀速直线运动的特点是瞬时速度的大小和方向都保持不变，加速度为零，是一种理想化的运动。 ⑶带电粒子受恒力和洛仑兹力共同作用下运动时，只要是直线运动，一定是匀速直线运动。（原因：像F洛这样的力会随速度的变化而变化，即速度直接影响合力，合力又直接影响加速度，即影响运动方向。） 3.平抛运动 ⑴运动时间只由高度决定。 ⑵水平位移和落地速度由高度和初速度决定。 ⑶在任意相等的时间里，速度的变化量相等,方向也相同. 是加速度大小，方向不变的曲线运动 ⑷任意时刻，速度偏向角的正切等于位移偏向角正切的两倍。 ⑸任意时刻，速度矢量的反向延长线必过水平位移的中点。 ⑹从斜面上沿水平方向抛出物体，若物体落在斜面上，物体与斜面接触时的速度方向与水平方向的夹角的正切是斜面倾角正切的二倍。 ⑺从斜面上水平抛出的物体，若物体落在斜面上，物体与斜面接触时速度方向、物体与斜面接触时速度方向和斜面形成的夹角与物体抛出时的初速度无关，只取决于斜面的倾角。 4.匀速圆周运动 物体作匀速圆周运动时，速度的大小虽然不变，但速度的方向时刻改变，所以匀速圆周运动是变速运动。又由于作匀速圆周运动时，它的向心加速度的大小不变，但方向时刻改变，故匀速圆周运动是变加速运动。“匀速圆周运动”一词中的“匀速”仅是速率不变的意思。做匀速圆周运动的物体仍然具有加速度,而且加速度不断改变，因其切向加速度方向在不断改变，其运动轨迹是圆，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动。匀速圆周运动法向(向心）加速度方向始终指向圆心。 5.轻绳 ⑴不能伸长，质量和重力可以视为零； ⑵同一根绳的两端和中间各点的张力相等； ⑶只能产生压力，与其他物体相互作用时总是沿绳子方向；在瞬间问题中轻 题目：高中物理教材中的理想模型 Title：High school physics textbooks in the ideal model 目录 摘要................................................. - 2 - 1绪论 ............................................... - 3 - 1.1 开展高中物理教材中的理想模型的背景 ............ - 5 - 1.2开展高中物理教材中的理想模型的意义............. - 6 - 1.3 本论文讨论的主要问题.......................... - 7 - 2 中学物理教材中的理想物理模型的建立和举例 ........... - 7 - 2.1 如何建立物理理想模型及应注意什么问题 .......... - 7 - 2.2 中学物理教材中的理想模型举例................. - 11 - 3 物理理想模型的作用和特点.......................... - 12 - 3.1 物理理想模型的作用........................... - 12 - 3.2 物理理想模型的特点........................... - 13 - 4 物理理想模型在中学教学中的应用.................... - 14 - 4.1 物理理想模型在课堂教学应用................... - 14 - 4.2 物理理想模型在使用时应注意的问题............. - 15 - 参考文献............................................ - 17 - 致谢.................................... 错误！未定义书签。声明.................................... 错误！未定义书签。 龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/7f10932558.html, 物理学中理想模型的建立 作者：王红敏 来源：《新课程·中旬》2013年第10期 摘要：在对理想模型特征深刻认识的基础上，教学中注重培养学生建立理想模型的意识 和方法，提高运用理想模型解决问题的能力。 关键词：理想模型；科学抽象；思维方法 一、理想化模型的概述 理想化模型是根据研究的物理问题的需要，从客观存在的事物中抽象出来的一种简单、近似、直观的模型。具体地说，是对事物的各个物理因素加以分析，忽略与问题无关或影响较小的因素，突出对问题起作用较大的主要因素，从而把问题简化。例如，力学上所研究的只有一定质量而没有一定形状和大小的质点；分子物理学中所研究的分子本身的体积和分子间作用力都可以忽略不计的理想气体；电学中所研究的没有空间大小的点电荷等，这些都是理想模型。 作为理想化模型的各种形态，都是在现实世界中找不到的，但是，理想模型并不是脱离实际的主观臆想，它是以客观事实存在为原型——有原型是理想模型特征之一。理想模型作为抽象思维的结果，它也是对客观事实的一种反映，而客观存在的复杂事物，包含有许多矛盾，因而具有多方面的特性，但是在一定的场合、一定的条件下，必有一种是主要矛盾或主要特征，而理想模型就是对客观事实的一种近似反映，它突出地反映了客观事实某一主要矛盾或主要特征，完全忽略了其他方面的矛盾或特征——突出矛盾是理想模型特征之二。例如，作为理想固体的刚体就是对固体的体积和形状不易改变这一特征的突出反映；理想流体就是对流动性的突出反映等。物理学发展史上许多重大发现与结论，都是由科学家通过大胆的猜想，创建科学的理想模型，并通过实验检验或实践验证，模型与事实相吻合的基础上得出的，例如，有了伽利略的理想斜面实验，才有了惯性的重大发现；有了质点这一理想模型，便有了牛顿运动定律和万有引力定律。理想化模型把可靠的事实和深刻抽象的思维结合起来，便是科学研究问题的一种重要方法——以客观事实为依据是理想模型特征之三。 二、理想化模型建立的原则 1.突出问题的主要因素，忽略次要因素 物理学研究的对象或问题往往比较复杂，受诸多因素影响，有的是主要因素，有的是次要因素。为了便于研究分析，我们把研究对象或问题进行简化，抓住主要因素，忽略次要因素，建立理想化模型。 2.理想化模型要根据所研究问题的需要而定，并不是不变的 必修一必考知识大集合 1质点 （1）没有形状、大小，而具有质量的点。 （2）质点是一个理想化的物理模型，实际并不存在。 （3）一个物体能否看成质点，并不取决于这个物体的大小，而是看在所研究的 问题中物体的形状、大小和物体上各部分运动情况的差异是否为可以忽略的次要因素，要具体问题具体分析。 2参考系 （1）物体相对于其他物体的位置变化，叫做机械运动，简称运动。 （2）在描述一个物体运动时，选来作为标准的（即假定为不动的）另外的物体， 叫做参考系。 对参考系应明确以下几点： ①对同一运动物体，选取不同的物体作参考系时，对物体的观察结果往往不同的。 ②在研究实际问题时，选取参考系的基本原则是能对研究对象的运动情况的描述得到尽量的简化，能够使解题显得简捷。 ③因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动，所以通常取地面作为参照系 3路程和位移 （1）位移是表示质点位置变化的物理量。路程是质点运动轨迹的长度。 （2）位移是矢量，可以用以初位置指向末位置的一条有向线段来表示。因此， 位移的大小等于物体的初位置到末位置的直线距离。路程是标量，它是质点运动轨迹的长度。因此其大小与运动路径有关。 （3）一般情况下，运动物体的路程与位移大小是不同的。只有当质点做单一方向的直线运动时，路程与位移的大小才相等。图1-1中质点轨迹ACB的长度是路程，AB是位移S。 （4）在研究机械运动时，位移才是能用来描述位置变化的物理量。路程不能用来表达物体的确切位置。比如说某人从O点起走了50m路，我们就说不出终 了位置在何处。 4速度、平均速度和瞬时速度 （1）表示物体运动快慢的物理量，它等于位移s跟发生这段位移所用时间t的比值。即v=s/t。速度是矢量，既有大小也有方向，其方向就是物体运动的方向。在国际单位制中，速度的单位是（m/s）米/秒。 （2）平均速度是描述作变速运动物体运动快慢的物理量。一个作变速运动的物体，如果在一段时间t内的位移为s, 则我们定义v=s/t为物体在这段时间（或 这段位移）上的平均速度。平均速度也是矢量，其方向就是物体在这段时间内的位移的方向。 （3）瞬时速度是指运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度。从物理含义上 看，瞬时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度。瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率 5匀速直线运动 （1）定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内位移相等，这种运 动叫做匀速直线运动。 根据匀速直线运动的特点，质点在相等时间内通过的位移相等，质点在相等时间内通过的路程相等，质点的运动方向相同，质点在相等时间内的位移大小和路程相等。 （2）匀速直线运动的x—t图象和v-t图象 1）位移图象（x-t图象）就是以纵轴表示位移，以横轴表示时间而作出的反映物体运动规律的数学图象，匀速直线运动的位移图线是通过坐标原点的一条直线。 2）匀速直线运动的v-t图象是一条平行于横轴（时间轴）的直线，如图所示。 谈谈如何在物理学中构建理想模型构建模型是科学研究的基本方法之一，模型在物理学中也得到了广泛的应用，物理模型是物理学理论体系的基石，物理模型的构建当然地也是物理学研究的主要方法之一，构建物理模型，可以采用多种方式方法，本文只对物理模型的构建中的理想化方法构建，提出一些粗浅的看法。 理想化方法是构建物理模型最主要的一种方法，他是将复杂的物理过程、物理现象中最本质具有共性的东西抽象出来，将其理想化、模型化，略去其次要因素和条件，抓住主要因素，即将其理想化，找出他们在理想状况下所遵循的基本规律，并构建出相应的物理模型。这是研究物理问题的重要思想方法。 1、构建理想的物理模型是科学理论的依据 纵观物理学发展史，许多重大的发现与结论，都是由科家们经过大胆的猜想构思，创建出科学的理想化的物理模型，并通过实验检验或实践验证，模型与事实基础很好吻合的前提下获得的。 伽利略让小球从弯曲的斜槽上自由下落，当斜槽充分光滑时，小球可沿另端斜槽上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球为达到初始高度,将运动很远。如果末端完全水平，小球将一直运动下去，永不停止。正因为伽里略构建了光滑这一理想化的模型，才有惯性定律的重大发现。 法拉第在1852年，对带电体、磁体周围空间存在的物质，设想出电场线、磁感线一类力线的模型，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线分布形状，从而建立了场的概念，对当前的传统观念是一个重大的突破。 1905年爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，大胆地建立了光子模型，并提出著名的爱因斯坦光电效应方程，圆满地解释了光电效应现象。 卢瑟福以特有的洞察力和直觉，抓住粒子轰击金箔有大角度偏转这一反常现象，从原子内存在强电场的思想出发，于1911年构思出原子的核式结构模型。 倘若离开了物理模型，不仅物理研究无法进行，而且对物理学科的纵深发展必然会起阻碍束缚的作用。 2、在中学物理中应用的理想化模型构建归纳起来有以下几种 一是将物质形态自身理想化，如质点、系统、理想气体、点电荷、匀强电场、匀强磁场等。二是将所处的条件理想化，如光滑、绝热等；三是将结构理想化，如分子电流、原子模式结构、磁力线、电力线。三是将运动变化过程理想化，如匀速圆周运动、等压过程等温、等容、等压过程；匀速、匀变速直线运动；抛体运动；简谐振动；稳恒电流等。其四是将物理实验理想化，包括将实验条件理想化、实验器材理想化等。 §伽利略的理想实验与牛顿第一定律 一、伽利略的理想实验 1．亚里士多德的观点 古希腊哲学家亚里士多德根据一些经验认为力是维持物体运动的原因． 2、伽利略的理想实验： 如图1甲所示，让小球沿一个斜面从静 止滚下来，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到轨道另一边与原来释放高度相同的点． 图1 如果将斜面倾角变小，如图乙所示，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程． 继续减小斜面的倾角，如图丙所示，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，小球将以恒定的速度永远运动下去。 3．伽利略的结论：力不是维持物体运动的原因． 4．实验意义：伽利略理想实验（假想实验）将可靠的事实和理论思维结合起来。 二、牛顿第一定律 1、牛顿第一定律的内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态 为止。 2、对牛顿第一定律的理解 (1)物体不受外力时所处的状态是静止或匀速直线运动状态． (2)物体运动状态的改变是因为受到力，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因． (3)一切物体都具有保持原来运动状态的特性——惯性． 思考：我们经常提到物体处于什么运动状态或物体的运动状态发生了改变等，那么描述物体运动的几个物理量中哪一个是描述物体运动状态的标志呢？ 3、惯性 （1）物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。 （2）惯性是物体本身具有的一种属性，与物体所处的运动状态无关，质量是惯性的唯一量度．物体的质量越大，惯性越大；质量越小，惯性 越小． （3）牛顿第一定律又叫惯性定律。 4．对惯性的理解 (1)惯性与质量的关系 ①惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性， ②质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大． (2)惯性与力的关系 ①惯性并不是力，而是物体本身固有的一种性质，因此说“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等都是错误的． ②力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因．力越大，运 动状态越易改变；惯性越大，运动状态越难改变． ③惯性与物体的受力情况无关． (3)惯性与速度的关系 ①速度是表示物体运动快慢的物理量，惯性是物体本身固有的性质． 第26卷第3期 2007年9月 《新疆师范大学学报》(自然科学版) Journal of Xi~iang Normal University (Natural Sciences Edition) Vo1．26，No．3 Sep．2007 浅议物理学中的理想模型及其 在大学物理教学中的作用 谢绍平 (凯里学院物理系，贵州凯里556000) 摘要：理想模型在物理学的研究中具有十分重要的地位和作用，它是形成物理概念、建立物理规律的基础，能简化物理问 题，帮助研究者寻找研究方向。在大学物理的教学中，要注意培养学生建立理恕模型的能力和利用理想模型去思考和解决具体物理 问题的能力。 关键词：理想模型；物理学研究；教学；作用 中图分类号： G642．4 文献标识码： A 文章编号： 1008—9659一(2007)一03—0368—03 物理学是研究物质最普遍、最基本的运动形式的基本规律的一门学科。这些运动形式包括机械运动、分子热运动、电磁 运动、原子及原子内部微观粒子的运动等。由于自然界的物质种类繁多，运动情况错综复杂，相互作用的物理过程常包含许 多矛盾，且各具特征，几乎任何一个具体问题都会牵涉到诸多因素。因此在物理学的研究中为了抓住主要矛盾，忽略次要矛 盾，就必须要采用理想模型的研究方法。 理想模型是根据物理研究对象和问题的特点．撇开、舍弃次要的、非本质的因素，抓住主要的、本质的因素，从而建立起的 一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新形象。实际上．物理学中的研究客体。许多都是利用科学抽象和概括的方法 建立起来的理想模型。物理学中有很多理想模型，如力学中的质点、刚体，热学中的理想气体，电磁学中的点电荷，量子力 学中的黑体、无限深势阱、谐振子等等。理想模型无论是在物理学的研究中，还是大学物理的教学中。都具有非常重要的地位 和作用。 1 理想模型在物理学研究中的作用 1．1 理想模型是形成物理概念、建立物理规律的基础 物理学的目的是探索自然界广泛存在的各种最基本的运动形态、物质结构及相互作用的规律，为自然界物质的运动、结 构及相互作用描绘出一幅幅绚丽多彩、结构严谨的图画，以便人们认识自然和改造自然。要达到这样的目的，就必须反映物 理现象，物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律，揭示物理事物本质之间的关系，此即物理规律，并要求在此基 论范畴化及其认知模型 谭雪莲 （湖北民族学院外国语学院湖北恩施 445000） ［摘 要］认知语言学是近些年来引起各个语言学门派广泛注意的一门新兴学科，它以心理学的认知方法为基础，把语言学中的问题带到其中进行新的解释。范畴化是分类的心理过程。作为人类思想、语言、推理等认知活动中的最基本能力，范畴化必然依赖于人类思想的基本方式和途径，遵循人类认知模型的一般规律。范畴化的认知模型可归结为：命题模型，意象图式模型、隐喻模型以及转喻模型。这四类模型以各自不同的方式产生出原形效应，达到对认知客体系统而合理的类属划分即范畴化。 ［关键词］范畴化；认知模型；意象图式模型；隐喻模型；转喻模型 Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｌｉｎｇｕｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ａ ｎｅｗｌｙ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｓｃｉｅｎｃｅ ｗｈｉｃｈ ａｒｏｕｓｅｓ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｌｉｎｇｕｉｓｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ． Ｃａｔｅｇｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｈｕｍａｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｍｏｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｏｕｇｈｔ， ｌａｎｇｕａｇｅ ａｎｄ ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｃａｔｅｇｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｈａｓ ｉｔｓ ｏｗｎ ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｆｏｕｒ： ｐｒｏｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ， ｉｍａｇｅ－ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅｌ， ｍｅｔｏｎｙｍｉｃ ａｎｄ ｍｅｔａｐｈｏｒｉｃ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅｓｅ ｆｏｕｒ ｍｏｄｅｌｓ ｐｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅｉｒ ｏｗｎ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｌｅａｄ ｔｏ ａ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ｔｈａｔ ｉｓ ， ｃａｔｅｇｏｒｉｚａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｃａｔｅｇｏｒｉｚａｔｉｏｎ， ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌ， ｐｒｏｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ， ｉｍａｇｅ－ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅｌ， ｍｅｔａｐｈｏｒｉｃ ｍｏｄｅｌ， ｍｅｔｏｎｙｍｉｃ ｍｏｄｅｌ． 一、引言 范畴化是人类认知的重要组成部分，“没有范畴化能力，我们根本不可能在外界或社会生活以及精神生活中发挥作用。”（Ｌａｋｏｆｆ，１９８７：６）范畴是反映事物本质属性和普遍联系的基本概念，是人类理性思维的逻辑形式。 在认知语言学中，对范畴化问题的研究有其特殊的地位和意义。这不仅是因为对范畴化的经典理论（ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｔｈｅｏｒｙ）重新审视促使对语言的研究从形式转向认知。在相当大的程度上催生了认知的语言学这门新兴学科。更为重要的是对范畴及范畴化的研究为认知语言学提供了直接的理论基础。 近十几年来的，认知语言学对范畴的研究主要集中在范畴的结构特征方面。无疑，这些研究成果极大地丰富了我们对范畴化本质属性以及范畴内部结构特征的理解。本文借助有关认知模型的理论，提出范畴化的认知模型：即命题模型、意象图式模型、隐喻模型及转喻模型，分析各种模型在范畴化过程中的功能及其意义。 二、认知模型 认知模型是储存在我们头脑中的关于特定认知对象的所有认知表征（Ｕｎｇｅｒｅｒ ＆ｓｃｈｍｉｄ２００１：５１），它具有开放性及网络构建倾向性的特征。所谓开放性是指对某一特定概念范畴的认知描述尽管具有高度选择性，人类认知能力在逐步提高而认知手段亦不断丰富，因此相关的概念范畴在结构上甚至在内容上都有可能改变。所谓认知模型的网络构建倾向性指的是认知模型本身并不孤立的，而是互相关联形成一张认知模型的网络。Ｌａｋｏｆｆ（１９８７：６８）认为，人们是通过其所谓的“理想化的认知模型”（ＩＣＭｓ）来组织我们的经验和知识，而范畴结构以及范畴所表现的“原形效应”（ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｅｆｆｅｃｔｓ）只不过是该组织方式的副产品而已。同时，一个概念范畴可在其认知的模型在找到与之相匹配的对应成分。用Ｌａｎｇａｃｋｅｒ（１９８７）话说，概念范畴来源于对认知模型中的某人构型（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）以特定的方式勾勒出来的侧面（ｐｒｏｆｉｌｅ）。因此，每个ＩＣＭｓ便是一个结构复杂的感知整体（ｐｅｒｃｅｉｖｅｄ ｗｈｏｌｅ）即完形（ｇｅｓｔａｌｔ）。 感知整体或完形是通过何种认知手段获得并得以构建的呢？认知语言学的研究表明，思维是想象的（ｉｍａｇｉｎａｔｉｖｅ），而人们正是通过诸如隐喻、转喻以及心理意象等方式不断拓展自己的想象空间。正因为如此，隐喻映射、转喻映射以及意象图式便成为完形感知最有力的认知手段。。既然以体验、互动、概括、归类为基础的范畴化是人类思维、语言、推理、创作等认知活动中最基本的能力（王寅，２００１），它必然依赖于人类思维与认知的基本方式和途径。因此范畴化的认知模型可归结为：命题模型、意象图式模型、隐喻模型以及转喻模型。下文将对这四种基本认知模型对范畴化作用及其意义作详细的阐述。 三、范畴化的四种认知模型 （一）命题模型 认知语言认为，作为认知模型的命题概括了特定概念范畴所涉及的相关认知域里的背景知识和信念，也就是说，范畴化不单依赖认知客体所处的直接语境（ｉｍｍｅｄｉａｔｅ ｃｏｎｔｅｘｔ）同时依赖所有与之相关的语境（Ｕｎｇｅｒｅｒ ＆ ｓｃｈｍｉｄ ２００１）。一个命题认知模型往往包括认知客体的成分、属性及其之间的关系。 让我们来看英语中对“Ｔｕｅｓｄａｙ”的范畴化过程。据Ｌａｋｏｆｆ（１９８７：６８－６９）分析，对“Ｔｕｅｓｄａｙ” 范畴化需依赖如下图素：太阳的移动规律：对一天结束第二天开始的确定标准以及七天为一周期约定。命题表述为：１）太阳总是从东方升起西方落下：２）一天为２４小时，一点钟起为一天的开始，２４点钟止为一天的结束：３）一周总是七天，在西方文化模型下，星期（ｗｅｅｋ）是一个一分为七按线形顺序组织的过错形，其中每一部分为一天，而每星期的第三天便是“Ｔｕｅｓｄａｙ”的范畴化命题认知模型为“所有”Ｔｕｅｓｄａｙ”都是一星期的第三天。 正如Ｌａｋｏｆｆ＆Ｊｏｈｎｓｏｎ（１９９９：４７）所言：“概念是通过身体、大脑和对世界的体验而形成的，并只有通过他们才能被理解。概念是通过体验，特别是通过感知和肌肉运动能力而得到的。”而后者以客观主义为基础，因而强调范畴应是对外部现实客观、镜像的反映。以上面“Ｔｕｅｓｄａｙ”例，其中第一个命题表述“太阳总是从东方升起西方落下”就是一种感知经验的反映，而不是客观意义上的镜像反映，因为从科学的角度来看地球绕着太阳转而不是相反，太阳是相对静止的而地球是绝对运动的。由此可见，命题是范畴存在的基本元素，正是有了这些元素，人们才可以作出各种判断、归纳、推理等一系列的思维及认知活动。 （二）意象图式模型 意象图式是来源于我们在日常生活中与世界的互动经验的简单而基本的认知。（Ｕｎｇｅｒｅｒ ＆Ｓｃｈｍｉｄ２００１：１２７）意象图式具有以下几个重要特征：（１）高度抽象性。意象图式与特定的环境无关，其形成以及呈现也是无意识的。认知语言学的意象和意象图式尽管与认知心理学所说的“心象”密切相关，它们并非完全相同的概念。意象图式是完全独立于任何特定文化背景的高度抽象。（２）结构简单。典型的意象图式往往包含成分和成分之间的关系：一般来说，其构成成分数目较少，关系也较简单。而其中的关系是：从起点移向终点的动力向量关系。（３）具有完形的特征。意象图式是由可辩识的部分和关系组成的内部结构一致的、有意义的统一体。（４）数量有限。意象图式的高度抽象性自然决定了其数量的有限性。 由此看出，意象图式代表的是抽象的认知结构而非具体的图像。从范畴化过程中，意象图式模型是命题认知模型的补充，其作用表现在对非命题知识的抽象、概括。正是借助这些有限的意象图式，人类对无限世界的认识和理解才变得简单而有序，而思维及推 142认知模式的语言学视角
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